概述
天然石板瓦(roofing slate)具有良好的劈分性,並達到一定塊度的質量要求的板石為板石礦,而其中可用作屋頂覆料的板石稱為瓦板岩礦。因其具有獨特的物化性能,加工簡便,無污染而被視為綠色、潔淨建材。近幾年,歐美諸國及亞洲的、日本、新加坡、大洋洲的澳大利亞、紐西蘭、等對瓦板岩的需求量穩定增長。我國板岩比較豐富,而以陝西的紫陽、鎮巴、嵐皋等縣及湖北竹溪、竹山的儲藏較豐。
瓦板礦體多呈似層狀或豆莢狀,控制長度多在100-200米,厚度10-50米,垂向下沿深度為50-80米。
瓦板岩的礦物成分與構造
瓦板岩的礦物成分主要為絹雲母(75-85%)和石英(二氧化矽),其次,有泥質(<1%),含少量的碳鹽酸(<1%或不含)、黃鐵礦、磁黃鐵礦及其他氧化物,部分含有綠泥石(<1%)、黑雲母(一般為1%,個別5%);微量的電氣石、鋯石等。根據其礦石成分分析,其原岩為含碳汗粉砂質泥岩。
一般硬質板中絹雲母含量在75-85%之間,矽質含量8-15%以上,軟質絹雲母含量在90%,石英5-7%。
瓦板岩在巨觀時為典型的隱晶地結構,板狀構造,岩石緻密均一;顯微鏡下,一般絹雲母多呈微鱗片狀集合體定向排列分布粒徑一般為0.01-0.02mm,少數達0.04mm,有時可見雲母內尚存殘留有未結晶的泥質殘餘。石英多呈它形顯微粒狀變晶單晶或集合體均勻分布在絹雲母之間,少數與白雲石、方解石、綠泥石共生呈小豆體、小透鏡體狀團塊或細脈產出。絕大多數石英晶體具波狀消光、亞顆粒化,被壓扁拉長呈長條狀定向排列,表明瓦板岩在形成過程中經歷了強烈的韌性變形作用。
瓦板岩化學成分
硬質板的二氧化矽的平均值為70.10 %,三氧化二鋁12.86%,二氧化矽和三氧化二鋁比值為5.46%,三氧化二鐵+氧化鐵為6.54%,氧化鈣為0.32%,氧化鎂為2.01%,硫為0.046%,碳為0.45%,其中有機碳0.40%,碳酸鹽中的碳只有0.05%。
軟質版二氧化矽為57.30%,三氧化二鋁為19.44%,二氧化矽和三氧化二鋁比值為2.96%,三氧化二鐵+氧化鐵為9.96%,氧化鈣為0.47%,氧化鎂為2.11%,,硫為0.057%,碳為0.45%,其中有機碳0.43%,碳酸鹽中的碳只有0.05%。
兩者主要差別是二氧化矽和三氧化二鋁含量差別較大,矽鋁比幾乎相差一倍。軟質板凳化學成分更趨近西班牙產地瓦板。特點值得注意的是瓦板岩內地硫化物及無機碳含量低,表明化學成分穩定。天然瓦板的顏色為黑色、灰色、紫色、青綠色、青灰、深灰色,古樸端雅,具亞光性,色調柔和,無明顯的雜色條帶和斑痕。
硬質板普通吸水率為0.10-0.28%,而西班牙的瓦板岩的吸水率為0.3%。
軟質瓦板岩的吸水率為0.66%,接近西班牙和法國標準,低於英國標準和一般石材的國家標準。需要指出的是,目前軟質板的開採部位主要是在近風化帶的淺部,尚未進入原生的地段,這也可能是吸水率偏高的一個原因。
板岩岩石結構緻密,微裂隙極不發育,故其抗壓強度為207.3-325.7Mpa,抗折強度為43.6-85.0Mpa,均高於或接近於西班牙、法國標準,高於一般石材的國家標準。
(2)體積密度和強度瓦板的體積密度(天然容重)為2.63-2.80/立方米,均符合國際標準,略低於西班牙指標而高於法國指標。硬度測定目前國內尚未採用磨耗因數(WF)法國、義大利、比利時等國已採用此法,因而仍只能採用傳統的肖氏硬度法,雖然不能準確反映岩石整體的實際硬度,但仍具有可比性,測量結果表明。.
(3)耐熱性天然石板瓦具有很好耐熱性,火燒時候不變形,不燃燒;火燒時不起化學反應,表面基本無變化。
用20%深度硫酸和氫氧化鈉溶液在20℃的條件下分別侵蝕天然石板瓦樣品,3小時候酸腐蝕條件下其質量僅損失0.04-0.06%,鹼腐蝕條件下損失率為0.03-0.08%,表明湖北石板瓦具有優越耐腐蝕、耐酸鹼,為耐鹼板、耐酸板。一般條件下,自然界使人感到非常難的酸雨、酸霧重硫酸濃度通常為0.8-1.5×10-6.據此,基本無腐蝕能力。
天然石板瓦經過25凍循環後抗壓強度仍達166.0-182.7Mpa,且損失率<0.1%,表明抗凍性能好。
抗生物腐蝕能力:
許多建築幾十年的瓦板覆頂老屋,板岩在長期日曬條件下,始終呈現原始的自然色彩,經久不褪。但一些碳質含量較高(有機碳大於2%和具有較多硫化物的瓦板,則會因日曬雨淋色澤不一的團塊,因此,含碳質和硫化物較高的板岩不宜作為石板瓦使用。
板岩結構均勻,板理(劈理)發育,強度不大且組成岩石礦物質硬度的級差較小,有一定韌性,因此具有較好的加工性能。硬質板與軟質板相比,軟板加工容易,軟板劈分厚度可達3mm,硬板厚度為5-8mm.
(6)瓦板岩的放射性強度用放射化學方法測定了瓦板岩的Ra-226、Th232和K-40的放射性比活度。結果表明,Cth和平共處五項原則Ck略高,Crn較低,按照鐳當量濃度計算公式CERA=Cra+1.35Cth+0.088Ck計算得出,Cera和160.84-262.68—1.對照國家建材標準(JC-518-93),湖北竹溪板岩的放射性比活度同時滿足Cera≤350—1和Cra≤200—1的國家標準,屬於不限制使用的A類建築材料,可做屋面覆料,也可鋪地、貼面,是一種安全、純天然、無污染的綠色環保材料。
裝飾特徵
從建築風格上來看,瓦板根據風格分歐式和美式,歐式建築風格的石板瓦毛邊細膩,瓦面平整度高,尺寸精確,厚薄一致,鋪貼後整齊劃一,體現是細膩的現代的建築風貌。已產於湖北竹溪石板瓦為代表。
美式建築風格的石板瓦表面粗獷,毛邊粗糙,尺寸誤差大,厚薄差異大,鋪貼後是原始粗獷建築風貌,以江西石板瓦為代表。
天然石板瓦尺寸
天然石板瓦實際尺寸 A×B(mm) | 天然石板瓦有效尺寸 a×B(mm) | 可選厚度 C(mm) |
300×200 | 125×200 | 3-4 |
400×200 | 168×200 | 3-5 |
400×250 | 168×250 | 4-6 |
500×250 | 210×250 | 6-8 |
400×300 | 168×300 | 7-9 |
600×300 | 252×300 | 9-11 |